Анализ осциллограмм высоковольтной части зажигания. Осциллограммы зажигания
MLab.org.ua - Анализ осциллограмм вторичного напряжения
Основными требованиями к системе зажигания являются:
- Обеспечение искры в нужном цилиндре (находящемся в такте сжатия) в соответствии с порядком работы цилиндров.
- Своевременность момента зажигания. Искра должна происходить в определенный момент (момент зажигания) в соответствии с оптимальным при текущих условиях работы двигателя углом опережения зажигания, который зависит, прежде всего, от оборотов двигателя и нагрузки на двигатель.
- Достаточная энергия искры. Количество энергии, необходимой для надежного воспламенения рабочей смеси, зависит от состава, плотности и температуры рабочей смеси.
- Общим условием для системы зажигания является ее надежность (обеспечение непрерывности искрообразования). Неисправность системы зажигания вызывает неполадки как при запуске, так и при работе двигателя: - трудность или невозможность запуска двигателя; - неравномерность работы двигателя - "троение" или прекращение работы двигателя - при пропусках искрообразования в одном или нескольких цилиндрах; - детонация, связанная с неверным моментом зажигания и вызывающая очень быстрый износ двигателя; - нарушение работы других электронных систем за счет высокого уровня электромагнитных помех и пр.
Импульс зажигания |
Осциллограмма напряжения вторичной цепи исправной системы зажиганияВремя накопление энергии (заряда катушки) – интервал времени от замыкания катушки на землю и начала протекания через нее тока до искрового разряда обусловленного ЭДС самоиндукции катушки после разрыва цепи. Переходной процесс указывает на окончание эффективного заряда катушки (момент насыщения, ограничение тока заряда), после которого происходит бесполезный нагрев катушки током заряда – катушка больше не запасает энергии.
В некоторых случаях момент пробоя наступает немного раньше переходного процесса, это не считается неисправностью.
Незначительный недозаряд катушки зажигания. Норма
Если время заряда катушки заметно уменьшено, то это свидетельствует о неисправности, приводящей к уменьшению энергии, запасенной в катушке, а следовательно, к сокращению времени горения искры. Недостаток энергии может привести к пропускам зажигания при больших нагрузках, так как напряжение на вторичной обмотке катушки не будет достигать напряжения пробоя воздушного зазора свечи.
Значительный недозаряд катушки зажигания. Неисправность
Пробой возникает при размыкании первичной цепи катушки зажигания. При этом в ней возникает напряжение самоиндукции, которое приводит к быстрому нарастанию напряжения во вторичной обмотке. Напряжение увеличивается до тех пор, пока не превысит напряжение пробоя свечного зазора. Длительность пробоя составляет порядка 10-20 мкс. Напряжение пробоя зависит от промежутка между электродами свечи и от диэлектрических свойств среды, которая этот промежуток заполняет. При атмосферном давлении сухой воздух «пробивается» при напряжении около 30 кВ/см. При повышении давления и уменьшении содержания топлива в смеси напряжение пробоя растет.
Следующий участок – горение искры, свидетельствует о протекании постоянного тока в зазоре свечи. Напряжение горения составляет порядка 1-2 кВ. Время горения для всех цилиндров должно быть одинаковым и составляет от 1-1,5 мс до 2-2,5 мс, в зависимости от типа системы.
Энергия, запасенная в катушке расходуется на пробивание искрового зазора свечи и на поддержание горения искры. Чем выше пробивное напряжение, тем меньше длительность горения искры, а следовательно, ниже вероятность поджигания топлива. И наоборот: при низком напряжении пробоя время горения увеличивается, но это свидетельствует об уменьшенном зазоре в свече и снижении взаимодействия искры с топливной смесью, что также приводит к снижению вероятности поджигания топлива.
Типичные неисправности системы зажигания |
На холостом ходу данная осциллограмма свидетельствует об увеличенном зазоре в свече. Требуемое напряжение пробоя увеличивается. Большая часть энергии будет тратиться на генерацию завышенного пробивного напряжения. Это приводит к значительному уменьшению продолжительности горения искрового разряда, уменьшению надежности воспламенения топливовоздушной смеси.
При работе двигателя под высокой нагрузкой, увеличенный искровой промежуток между электродами свечи зажигания может стать причиной пробоя недостаточно прочной или поврежденной высоковольтной изоляции элементов системы зажигания. В таком случае, искрообразование будет происходить вне камеры сгорания, что исключает вероятность надежного искрообразования.
Режим повышенной нагрузки
Режим повышенной нагрузки. Норма
Если данная осциллограмма наблюдается при работе двигателя под высокой нагрузкой, то это свидетельствует о нормальной работе системы зажигания. На участке горения искры можно наблюдать множественные "срывы" напряжения горения искры в виде "пилы", возникающие вследствие "сдувания" искры вихревыми и турбулентными потоками газов внутри камеры сгорания. Объясняется это тем, что при открытии дроссельной заслонки в цилиндр поступает больше воздуха, а из-за увеличения скорости поршня и давления в результате процесса горения, необходимо все большее напряжение для поддержания протекания тока.
Вследствие увеличения значения напряжения пробоя и среднего значения напряжения горения искры при работе двигателя под высокой нагрузкой, продолжительность горения искрового разряда уменьшается.
Режим повышенной нагрузки, пробой изоляции Если при нагрузке на двигатель форма напряжения горения такая же как и на холостом ходе, то это свидетельствует о пробое изоляции за пределами камеры сгорания. Но при этом, в сравнении с работой двигателя на холостом ходу, несколько увеличиваются напряжение пробоя, напряжение горения искры и незначительно уменьшается время горения искры.
Режим повышенной нагрузки. Неисправность
Наиболее часто встречающимися пробоями высоковольтной изоляции элементов системы зажигания вне камеры сгорания являются пробой:
- между высоковольтным выводом катушки зажигания и одним из выводов первичной обмотки катушки или "массой";
- между высоковольтным проводом и корпусом двигателя;
- между крышкой распределителя зажигания и корпусом распределителя;
- между "бегунком" распределителя зажигания и валом распределителя зажигания;
- свечного колпачка, между наконечником высоковольтного провода и корпусом двигателя;
- поверхностный пробой керамического изолятора свечи зажигания (стекание заряда по поверхности изолятора) вследствие отложения на изоляторе токопроводящих загрязнений;
- поверхностный пробой внутренней поверхности свечного колпачка (стекание заряда по внутренней поверхности изолятора) вследствие отложения на колпачке токопроводящих загрязнений;
- внутри керамического изолятора свечи зажигания между центральным проводником и ее корпусом, вследствие образования в изоляторе трещины.
Заниженная компрессия или уменьшение свечного зазора. НеисправностьПохожая осциллограмма также может свидетельствовать об уменьшении зазора между электродами свечи зажигания, что затрудняет взаимодействие искрового разряда с топливовоздушной смесью, и, соответственно, снижает вероятность ее воспламенения.
Уменьшен свечной зазор, нагрузка на двигатель Разница между пробивными напряжениями, подводимыми к исправным свечам зажигания и к свече с уменьшенным искровым промежутком становится более существенной при работе двигателя под высокой нагрузкой. При такой неисправности, при переходе с режима холостого хода на режим повышенной мощности увеличение напряжения пробоя не наблюдается либо наблюдается незначительно.
Уменьшенный свечной зазор, нагрузка на двигатель. Неисправность
Форма участка горения искрового разряда при этом отличается не существенно, может наблюдаться лишь незначительное увеличение продолжительности горения искрового разряда.
Загрязнение изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгорания При отсутствии резкого падения напряжения в конце горения можно сделать вывод, что изолятор свечи покрылся слоем проводника, что приводит к утечке тока и потере энергии горения искры. Напряжение пробоя при этом может несколько снизиться. Значение напряжения горения искры в первоначальный момент практически достигает значения напряжения пробоя, а к концу горения искры может снизиться до очень малой величины.
Загрязнение изолятора свечи. Неисправность
Количество затухающих колебаний может заметно уменьшиться, либо затухающие колебания могут вовсе отсутствовать. Зачастую, неисправность проявляется непостоянно, то есть, поверхностные токи могут чередоваться с нормальным искрообразованием между электродами свечи зажигания.
Загрязнение свечных электродов Загрязнение поверхности электродов наблюдается в зашумленном сигнале искры, незначительном увеличении напряжения, а также уменьшении времени горения искры.
Загрязнение свечных электродов. Неисправность
Поверхность электродов и керамического изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгорания может загрязняться вследствие отложения сажи, масла, остатков присадок к топливу и от присадок к маслу (отложения соединений свинца, соединений железа и пр.). В таких случаях цвет керамического изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгорания определенным образом изменяется.
Высокое сопротивление ВВ провода При такой неисправности создается дополнительное падение напряжения на сопротивлении ВВ провода при протекании по нему тока. Падение напряжения на сопротивлении высоковольтного провода максимально в начале горения искры, и постепенно уменьшается. Это приводит к уменьшению времени горения и энергии искры. Напряжение пробоя от величины сопротивления высоковольтного провода не зависит, так как величина искрового промежутка практически не изменяется.
Высокое сопротивление ВВ провода
Сопротивление высоковольтного провода может быть увеличенным вследствие окисления его контактов, старения или выгорания проводящего слоя высоковольтного провода либо вследствие применения слишком длинного высоковольтного провода.
Обрыв высоковольтного провода Напряжение пробоя может достигать максимального напряжения катушки. При этом вся энергия, накопленная в катушке, расходуется за пределами цилиндра, следовательно, не приводит к поджиганию смеси.
Обрыв ВВ провода
В критических случаях обрыв высоковольтного провода может привести к полному прекращению искрообразования между электродами свечи зажигания. Продолжительная работа двигателя с неисправными ВВ проводами может привести к пробою высоковольтной изоляции элементов системы зажигания, выходу из строя катушки зажигания.
Отсутствие затухающих колебаний При слабом проявлении либо отсутствии затухающих колебаний в конце фазы горения искры можно сделать вывод о неисправности конденсатора (для классической системы зажигания) или катушки зажигания. Индуктивность катушки и емкость конденсатора образуют колебательный контур. Скорость затухания колебаний зависит от добротности колебательного контура. Если есть пробой изоляции конденсатора, короткозамкнутые витки либо межвитковой пробой в катушке, то добротность контура значительно падает, что и приводит к отсутствию колебаний.
Неисправность катушки зажигания
Конденсатор присутствует только в классической системе зажигания. В системах, управляемых электроникой, конденсатор не применяется. В этих системах в качестве емкости колебательного контура выступает межвитковая емкость катушки.
Паразитный искровой разряд между витками катушки зажигания отбирает часть энергии у полезного разряда в искровом зазоре свечи зажигания. С увеличением нагрузки на двигатель, доля отбираемой энергии искрового разряда увеличивается. Кроме того, существенно снижается и максимально возможное выходное напряжение, развиваемое катушкой зажигания.
Наличие пробоя межвитковой изоляции обмоток катушки зажигания, не сказывается на работе двигателя на холостом ходу и при малых нагрузках, но приводит к неработоспособности катушки зажигания при работе двигателя под высокой нагрузкой и создает трудности при пуске двигателя.
Примечание!Катушка зажигания с межвитковым пробоем генерирует ВВ импульсы, напоминающие по форме импульсы при загрязнении поверхности керамического изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгорания или импульсы при пробое высоковольтной изоляции элемента системы зажигания вне камеры сгорания. Поэтому, в данном случае необходимо провести дополнительные проверки. Автор: Евгений Куришко
www.mlab.org.ua
Анализ осциллограмм высоковольтной части зажигания « Invent-labs
Система зажигания предназначена для воспламенения топливовоздушной смеси в точно установленный момент времени. В двигателях с искровым зажиганием это достигается за счет электрической искры, т.е. электроискрового разряда, создаваемого между электродами свечи зажигания. Пропуски зажигания приводят к догоранию смеси в каталитическом нейтрализаторе, происходит уменьшение мощности и топливной экономичности, увеличивается степень износа элементов двигателя и содержание вредных компонентов в выбросе.
Основными требованиями к системе зажигания являются:
- Обеспечение искры в нужном цилиндре (находящемся в такте сжатия) в соответствии с порядком работы цилиндров.
- Своевременность момента зажигания. Искра должна происходить в определенный момент (момент зажигания) в соответствии с оптимальным при текущих условиях работы двигателя углом опережения зажигания, который зависит, прежде всего, от оборотов двигателя и нагрузки на двигатель.
- Достаточная энергия искры. Количество энергии, необходимой для надежного воспламенения рабочей смеси, зависит от состава, плотности и температуры рабочей смеси.
- Общим условием для системы зажигания является ее надежность (обеспечение непрерывности искрообразования). Неисправность системы зажигания вызывает неполадки как при запуске, так и при работе двигателя:- трудность или невозможность запуска двигателя;- неравномерность работы двигателя — "троение" или прекращение работы двигателя — при пропусках искрообразования в одном или нескольких цилиндрах;- детонация, связанная с неверным моментом зажигания и вызывающая очень быстрый износ двигателя;- нарушение работы других электронных систем за счет высокого уровня электромагнитных помех и пр.
Важно!Во избежание поражения электрическим током и предотвращения несчастных случаев всегда производите замену элементов системы зажигания и подключение датчиков и щупов только при заглушенном двигателе.Диагностику системы зажигания целесообразно проводить под нагрузкой, обеспечивая максимально возможное напряжение пробоя искрового промежутка между электродами свечи. При малых нагрузках напряжение пробоя обычно не превышает 10 кВ, а при повышенных нагрузках, вследствие увеличения давления в цилиндре, напряжение пробоя значительно возрастает, и достигает нескольких 10 кВ, в результате чего проявляется большинство дефектов изоляции катушки зажигания, проводов, колпачков, свечей.
Режимами повышенной нагрузки являются пуск двигателя, резкое открытие дроссельной заслонки и работа двигателя на низких оборотах под максимальной нагрузкой. В этих режимах наполнение цилиндра топливовоздушной смесью близко к максимальному, искрообразование происходит тогда, когда поршень находится вблизи верхней мертвой точки. Следовательно, в этот момент давление газов внутри цилиндра приближается к максимально возможному.
Импульс зажигания |
Осциллограмма напряжения вторичной цепи исправной системы зажигания
На осциллограмме можно выделить 4 основных фазы: накопление энергии, момент пробоя, горение искры, затухающие колебания.
Время накопление энергии (заряда катушки) – интервал времени от замыкания катушки на землю и начала протекания через нее тока до искрового разряда обусловленного ЭДС самоиндукции катушки после разрыва цепи. Переходной процесс указывает на окончание эффективного заряда катушки (момент насыщения, ограничение тока заряда), после которого происходит бесполезный нагрев катушки током заряда – катушка больше не запасает энергии.
В некоторых случаях момент пробоя наступает немного раньше переходного процесса, это не считается неисправностью.
Незначительный недозаряд катушки зажигания. Норма
Если время заряда катушки заметно уменьшено, то это свидетельствует о неисправности, приводящей к уменьшению энергии, запасенной в катушке, а следовательно, к сокращению времени горения искры. Недостаток энергии может привести к пропускам зажигания при больших нагрузках, так как напряжение на вторичной обмотке катушки не будет достигать напряжения пробоя воздушного зазора свечи.
Значительный недозаряд катушки зажигания. Неисправность
Пробой возникает при размыкании первичной цепи катушки зажигания. При этом в ней возникает напряжение самоиндукции, которое приводит к быстрому нарастанию напряжения во вторичной обмотке. Напряжение увеличивается до тех пор, пока не превысит напряжение пробоя свечного зазора. Длительность пробоя составляет порядка 10-20 мкс. Напряжение пробоя зависит от промежутка между электродами свечи и от диэлектрических свойств среды, которая этот промежуток заполняет. При атмосферном давлении сухой воздух «пробивается» при напряжении около 30 кВ/см. При повышении давления и уменьшении содержания топлива в смеси напряжение пробоя растет.
Следующий участок – горение искры, свидетельствует о протекании постоянного тока в зазоре свечи. Напряжение горения составляет порядка 1-2 кВ. Время горения для всех цилиндров должно быть одинаковым и составляет от 1-1,5 мс до 2-2,5 мс, в зависимости от типа системы.
Энергия, запасенная в катушке расходуется на пробивание искрового зазора свечи и на поддержание горения искры. Чем выше пробивное напряжение, тем меньше длительность горения искры, а следовательно, ниже вероятность поджигания топлива. И наоборот: при низком напряжении пробоя время горения увеличивается, но это свидетельствует об уменьшенном зазоре в свече и снижении взаимодействия искры с топливной смесью, что также приводит к снижению вероятности поджигания топлива.
Типичные неисправности системы зажигания |
Примечание!Неисправность ВВ проводов, свечей и свечных колпачков будет проявляться в тех цилиндрах, к которым эти элементы относятся. Следовательно, неисправность свечи, свечного колпачка, ВВ провода повлияет на работу соответствующих им цилиндров, а неисправность центрального провода или катушки зажигания в классической системе зажигания повлияет на работу всех цилиндров. Увеличенный свечной зазор
Увеличенный свечной зазор. Неисправность
На холостом ходу данная осциллограмма свидетельствует об увеличенном зазоре в свече. Требуемое напряжение пробоя увеличивается. Большая часть энергии будет тратиться на генерацию завышенного пробивного напряжения. Это приводит к значительному уменьшению продолжительности горения искрового разряда, уменьшению надежности воспламенения топливовоздушной смеси.
При работе двигателя под высокой нагрузкой, увеличенный искровой промежуток между электродами свечи зажигания может стать причиной пробоя недостаточно прочной или поврежденной высоковольтной изоляции элементов системы зажигания. В таком случае, искрообразование будет происходить вне камеры сгорания, что исключает вероятность надежного искрообразования.
Режим повышенной нагрузки
Режим повышенной нагрузки. Норма
Если данная осциллограмма наблюдается при работе двигателя под высокой нагрузкой, то это свидетельствует о нормальной работе системы зажигания. На участке горения искры можно наблюдать множественные "срывы" напряжения горения искры в виде "пилы", возникающие вследствие "сдувания" искры вихревыми и турбулентными потоками газов внутри камеры сгорания. Объясняется это тем, что при открытии дроссельной заслонки в цилиндр поступает больше воздуха, а из-за увеличения скорости поршня и давления в результате процесса горения, необходимо все большее напряжение для поддержания протекания тока.
Вследствие увеличения значения напряжения пробоя и среднего значения напряжения горения искры при работе двигателя под высокой нагрузкой, продолжительность горения искрового разряда уменьшается.
Режим повышенной нагрузки, пробой изоляцииЕсли при нагрузке на двигатель форма напряжения горения такая же как и на холостом ходе, то это свидетельствует о пробое изоляции за пределами камеры сгорания. Но при этом, в сравнении с работой двигателя на холостом ходу, несколько увеличиваются напряжение пробоя, напряжение горения искры и незначительно уменьшается время горения искры.
Режим повышенной нагрузки. Неисправность
Наиболее часто встречающимися пробоями высоковольтной изоляции элементов системы зажигания вне камеры сгорания являются пробой:
- между высоковольтным выводом катушки зажигания и одним из выводов первичной обмотки катушки или "массой";
- между высоковольтным проводом и корпусом двигателя;
- между крышкой распределителя зажигания и корпусом распределителя;
- между "бегунком" распределителя зажигания и валом распределителя зажигания;
- свечного колпачка, между наконечником высоковольтного провода и корпусом двигателя;
- поверхностный пробой керамического изолятора свечи зажигания (стекание заряда по поверхности изолятора) вследствие отложения на изоляторе токопроводящих загрязнений;
- поверхностный пробой внутренней поверхности свечного колпачка (стекание заряда по внутренней поверхности изолятора) вследствие отложения на колпачке токопроводящих загрязнений;
- внутри керамического изолятора свечи зажигания между центральным проводником и ее корпусом, вследствие образования в изоляторе трещины.
Заниженная компрессия, уменьшение свечного зазораСущественное снижение компрессии в каком либо цилиндре двигателя приводит к тому, что в момент искрообразования, давление газов в камере сгорания оказывается заниженным. Следовательно, для пробоя искрового промежутка требуется меньшее напряжение. Форма импульса зажигания при этом практически не изменяется, но снижается пробивное напряжение.
Заниженная компрессия или уменьшение свечного зазора. Неисправность
Похожая осциллограмма также может свидетельствовать об уменьшении зазора между электродами свечи зажигания, что затрудняет взаимодействие искрового разряда с топливовоздушной смесью, и, соответственно, снижает вероятность ее воспламенения.
Уменьшен свечной зазор, нагрузка на двигательРазница между пробивными напряжениями, подводимыми к исправным свечам зажигания и к свече с уменьшенным искровым промежутком становится более существенной при работе двигателя под высокой нагрузкой. При такой неисправности, при переходе с режима холостого хода на режим повышенной мощности увеличение напряжения пробоя не наблюдается либо наблюдается незначительно.
Уменьшенный свечной зазор, нагрузка на двигатель. Неисправность
Форма участка горения искрового разряда при этом отличается не существенно, может наблюдаться лишь незначительное увеличение продолжительности горения искрового разряда.
Загрязнение изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгоранияПри отсутствии резкого падения напряжения в конце горения можно сделать вывод, что изолятор свечи покрылся слоем проводника, что приводит к утечке тока и потере энергии горения искры. Напряжение пробоя при этом может несколько снизиться. Значение напряжения горения искры в первоначальный момент практически достигает значения напряжения пробоя, а к концу горения искры может снизиться до очень малой величины.
Загрязнение изолятора свечи. Неисправность
Количество затухающих колебаний может заметно уменьшиться, либо затухающие колебания могут вовсе отсутствовать. Зачастую, неисправность проявляется непостоянно, то есть, поверхностные токи могут чередоваться с нормальным искрообразованием между электродами свечи зажигания.
Загрязнение свечных электродовЗагрязнение поверхности электродов наблюдается в зашумленном сигнале искры, незначительном увеличении напряжения, а также уменьшении времени горения искры.
Загрязнение свечных электродов. Неисправность
Поверхность электродов и керамического изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгорания может загрязняться вследствие отложения сажи, масла, остатков присадок к топливу и от присадок к маслу (отложения соединений свинца, соединений железа и пр.). В таких случаях цвет керамического изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгорания определенным образом изменяется.
Высокое сопротивление ВВ проводаПри такой неисправности создается дополнительное падение напряжения на сопротивлении ВВ провода при протекании по нему тока. Падение напряжения на сопротивлении высоковольтного провода максимально в начале горения искры, и постепенно уменьшается. Это приводит к уменьшению времени горения и энергии искры. Напряжение пробоя от величины сопротивления высоковольтного провода не зависит, так как величина искрового промежутка практически не изменяется.
Высокое сопротивление ВВ провода
Сопротивление высоковольтного провода может быть увеличенным вследствие окисления его контактов, старения или выгорания проводящего слоя высоковольтного провода либо вследствие применения слишком длинного высоковольтного провода.
Обрыв высоковольтного проводаНапряжение пробоя может достигать максимального напряжения катушки. При этом вся энергия, накопленная в катушке, расходуется за пределами цилиндра, следовательно, не приводит к поджиганию смеси.
Обрыв ВВ провода
В критических случаях обрыв высоковольтного провода может привести к полному прекращению искрообразования между электродами свечи зажигания. Продолжительная работа двигателя с неисправными ВВ проводами может привести к пробою высоковольтной изоляции элементов системы зажигания, выходу из строя катушки зажигания.
Отсутствие затухающих колебанийПри слабом проявлении либо отсутствии затухающих колебаний в конце фазы горения искры можно сделать вывод о неисправности конденсатора (для классической системы зажигания) или катушки зажигания. Индуктивность катушки и емкость конденсатора образуют колебательный контур. Скорость затухания колебаний зависит от добротности колебательного контура. Если есть пробой изоляции конденсатора, короткозамкнутые витки либо межвитковой пробой в катушке, то добротность контура значительно падает, что и приводит к отсутствию колебаний.
Неисправность катушки зажигания
Конденсатор присутствует только в классической системе зажигания. В системах, управляемых электроникой, конденсатор не применяется. В этих системах в качестве емкости колебательного контура выступает межвитковая емкость катушки.
Паразитный искровой разряд между витками катушки зажигания отбирает часть энергии у полезного разряда в искровом зазоре свечи зажигания. С увеличением нагрузки на двигатель, доля отбираемой энергии искрового разряда увеличивается. Кроме того, существенно снижается и максимально возможное выходное напряжение, развиваемое катушкой зажигания.
Наличие пробоя межвитковой изоляции обмоток катушки зажигания, не сказывается на работе двигателя на холостом ходу и при малых нагрузках, но приводит к неработоспособности катушки зажигания при работе двигателя под высокой нагрузкой и создает трудности при пуске двигателя.
Примечание!Катушка зажигания с межвитковым пробоем генерирует ВВ импульсы, напоминающие по форме импульсы при загрязнении поверхности керамического изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгорания или импульсы при пробое высоковольтной изоляции элемента системы зажигания вне камеры сгорания. Поэтому, в данном случае необходимо провести дополнительные проверки.
Автор: Евгений Куришко
Оригинал статьи: mlab.org.ua
invent-labs.com
Мотортестер, ваш помощник. Часть 6 -
Получение осциллограмм системы зажигания
Это, пожалуй, один из самых главных аспектов применения мотортестера. Система зажигания бензинового двигателя играет важную роль в обеспечении нормального протекания рабочего процесса и малейшие неполадки в ней приводят к перебоям в работе мотора, падению мощности и экологических показателей. Поэтому контроль функционирования системы зажигания занимает одно из первых мест в перечне диагностических процедур.
Анализ осциллограмм системы зажигания и проявление характерных дефектов на осциллограммах рассмотрены в разделе, посвященном этим системам. Здесь же будут освещены вопросы подключения мотортестера и методики получения осциллограмм.
Для снятия осциллограмм высокого напряжения служат входящие в комплект мотортестера специальные датчики. Они могут быть двух типов, различающихся принципом действия и соответственно, конструкцией: емкостные и индуктивные.
Индуктивный датчик чаще всего служит для синхронизации мотортестера по высоковольтному импульсу первого цилиндра, хотя может применяться и как датчик для снятия осциллограммы в системах зажигания типа СОР.
Принцип действия такого датчика аналогичен работе трансформатора. В качестве магнитопровода такого «трансформатора» используются два ферритовых полукольца, вторичной обмоткой является намотанная на одно из полуколец катушка, а первичной – токоведущая жила высоковольтного провода.
Таким образом, любые изменения тока в проводе преобразуются в напряжение на обмотке, которое и является выходным сигналом датчика. Формирование напряжения на выходе датчика обусловлено явлением электромагнитной индукции при изменении магнитного поля.
Емкостный датчик конструктивно представляет собой изолированные металлические пластины, которые образуют с токоведущей жилой высоковольтного провода конденсатор. Снятие сигнала происходит за счет емкостной связи между пластинами датчика и жилой провода. Именно такие датчики в большинстве приборов используются в качестве измерителей при работе с системами зажигания с высоковольтными проводами – классической и системой типа DIS. Для снятия осциллограмм системы СОР применяют емкостные датчики другой конструкции.
Главное их отличие в том, что сигнал снимается за счет емкости между экранированными изолированными обкладками датчика и вторичной обмоткой катушки. Существует большое количество конструкций таких датчиков, зависящих от конструкции катушки системы зажигания и способа ее установки на двигатель. Так или иначе, но работа всех датчиков этого типа основана на изменении электрического поля, в отличие от датчиков индуктивных, использующих поле магнитное.
Оба типа датчиков – и емкостные, и индуктивные – используются в качестве сигнальных при снятии осциллограмм в системе СОР. Нужно понимать, что получаемые с их помощью осциллограммы могут иметь очень различный вид. Это обусловлено разным принципом действия датчиков. Возможна даже ситуация, когда датчик одного типа оказывается вообще неспособным создать хоть сколько-нибудь реальную осциллограмму, в то время как датчик другого типа отобразит осциллограмму вполне правдоподобную. Повторим, речь идет о системе СОР.
Подключение мотортестера для снятия осциллограмм высокого напряжения
Последовательность подключения измерительных датчиков к системам различных типов значительно отличается, поэтому рассмотрим три разновидности систем, которые можно встретить на современных бензиновых двигателях.
Это системы:
- классическая с механическим распределителем;
- система типа DIS;
- система типа СОР.
Подключение к классической системе с механическим распределителем высокого напряжения показано на рисунке:
Синхронизирующий датчик первого цилиндра устанавливается на высоковольтный провод первого цилиндра, измерительный датчик – на центральный провод между катушкой зажигания и распределителем. Такое подключение обеспечивает отображение импульсов высокого напряжения одновременно всех четырех цилиндров, а синхронизация осуществляется по импульсу первого цилиндра.
Возникает вопрос: можно ли подключить измерительный датчик непосредственно к проводу интересующего нас цилиндра и снять осциллограмму с него?
Да, можно, но нужно понимать, что из-за дополнительного искрового зазора между бегунком и крышкой распределителя после угасания искры измерительный датчик оказывается фактически отключенным от катушки зажигания. Указанное явление приводит к исчезновению на осциллограмме затухающих колебаний, характеризующих исправность катушки.
Особняком стоят системы зажигания, применявшиеся на некоторых автомобилях японского и американского производства. В литературе встречается их название Integrated Ignition Assembly (IIA), что можно перевести как «интегрированный узел зажигания». Такие системы сходны с классическими, но содержат встроенную в механический распределитель катушку и, соответственно, не имеют центрального высоковольтного провода.
Подключение мотортестера к системе типа IIA выполняется аналогично классической, с установкой датчика первого цилиндра на соответствующий провод. Отличие в том, что для снятия осциллограммы необходимо поднести измерительный датчик к хорошо различимому на крышке высоковольтному выводу катушки зажигания. Как показывает практика, этого вполне достаточно для получения стабильной осциллограммы напряжения на катушке с характерными затухающими колебаниями после угасания искры.
Рассмотрим подключение датчиков мотортестера к системе типа DIS. Она отличается применением катушек зажигания с двумя высоковольтными выводами. В большинстве случаев катушки объединены один блок, а высокое напряжение подводится к свечам непосредственно от катушек по проводам.
В такой системе зажигания искрообразование происходит одновременно в двух цилиндрах, при этом полярность импульсов на свечах пары цилиндров оказывается противоположной. Учитывая все вышесказанное, нетрудно прийти к заключению: измерительные датчики мотортестера при работе с системой DIS устанавливаются на каждый высоковольтный провод, при этом необходимо соблюдать полярность. Как и в случае классической системы, на провод первого цилиндра устанавливается синхронизирующий датчик.
Измерительные датчики разной полярности, как правило, помечены разным цветом. Сама процедура определения полярности зависит от конструкции мотортестера и описана в руководстве к конкретному прибору.
Для проведения диагностики системы DIS по первичному напряжению необходимо снять осциллограммы напряжения на первичных обмотках катушек, подключив к их выводам щупы мотортестера в режиме измерения напряжения до 500В. Синхронизацию при этом можно использовать как от датчика первого цилиндра, так и любую другую, например, по ДПКВ. Следует заметить, что в корпус катушки может быть встроен силовой каскад управления первичной обмоткой. В таком случае диагностика по первичному напряжению становится невозможной.
Снятие осциллограммы в случае систем типа СОР имеет свои особенности. Данная система характеризуется тем, что каждая свеча обслуживается собственной (индивидуальной) катушкой зажигания. В зависимости от конструкции индивидуальные катушки можно разделить на два типа – компактные и стержневые.
Помимо этого встречаются конструкции, где индивидуальные катушки объединены в модуль по две, три или четыре:
Так как каждая свеча двигателя обслуживается собственными катушкой и коммутатором, можно говорить о том, что каждый цилиндр имеет собственную систему зажигания. Поэтому диагностика СОР-систем зажигания сводится к последовательной проверке каждой ее части.
Для проведения диагностики по первичному напряжению нужно снять его осциллограмму, подключив один из каналов в режиме изменения напряжения до 500В к управляющему выводу первичной обмотки.
Если индивидуальная катушка содержит встроенный коммутатор, то управляющий вывод находится внутри корпуса катушки и оказывается недоступным для подсоединения к нему щупов мотортестера. Это делает невозможным проведение диагностики по первичному напряжению и ее проводят по вторичному напряжению с применением накладных СОР-датчиков емкостного или индуктивного типов различных конструкций.
Применение емкостного датчика предпочтительно, так как полученная с его помощью осциллограмма более точно повторяет форму напряжения во вторичной цепи диагностируемой системы зажигания. Временные параметры осциллограммы (продолжительность накопления энергии, момент высоковольтного пробоя, время горения искры), полученной при помощи емкостного датчика, точно соответствуют действительности.
Но амплитудные значения напряжений пробоя и горения оценивать нельзя: они сильно зависят от расстояния между чувствительной поверхностью датчика и вторичной обмоткой катушки – чем меньше это расстояние, тем больше амплитуда сигнала. К сожалению, применение такого датчика становится невозможным в случае, если создаваемое вторичной обмоткой электрическое поле экранировано конструктивно.
В такой ситуации применяется датчик индуктивного типа. Чаще всего он требуется при работе с индивидуальными катушками стержневого типа либо модулями из нескольких индивидуальных катушек. При установке датчика следует выбрать такое его положение относительно сердечника исследуемой катушки зажигания, при котором будет наблюдаться максимальная амплитуда осциллограммы.
Как и в случае применения емкостного датчика, возможен корректный анализ лишь временных параметров осциллограммы. Амплитудные же значения оценивать опять-таки нельзя: они сильно зависят от взаимного положения датчика и катушки, а также от особенностей их конструкции.
Следует отметить, что получение осциллограммы с применением накладных СОР-датчиков обоих типов в отдельных случаях представляет собой занятие достаточно творческое. Большое разнообразие конструкций индивидуальных катушек разных производителей заставляет искать методы снятия осциллограмм с использованием сначала датчиков сначала одного типа, затем другого, поиском удачного взаимного положения катушки и датчика.
Так или иначе, получить более или менее пригодную для анализа осциллограмму удается в большинстве случаев. Отдельные ее участки, вроде накопления энергии, могут оказаться сильно искаженными вследствие конструктивных особенностей катушки. В этом случае имеет смысл сравнительный анализ осциллограмм катушек разных цилиндров. Как правило, исправные катушки имеют осциллограммы одинаковой или очень сходной формы. Если же форма напряжения одной из катушек заметно отличается от других, можно говорить о наличии дефекта и проводить более детальную проверку.
Краткий итог
Для работы с системами зажигания применяются два типа датчиков: емкостные и индуктивные. Классическая система с механическим распределителем: синхронизирующий датчик устанавливается на провод первого цилиндра, измерительный – на центральный провод. Система типа DIS: синхронизирующий датчик устанавливается на провод первого цилиндра, измерительные датчики – на провода всех цилиндров с соблюдением полярности. Система типа СОР: используется накладной емкостный или индуктивный датчик, анализ осциллограмм возможен методом сравнения, амплитудные значения оценивать нельзя.
Режимы отображения осциллограмм системы зажигания
Программная часть мотортестеров, как правило, предоставляет широкие возможности для анализа осциллограмм системы зажигания. Для удобства пользователя существуют четыре режима отображения осциллограмм первичного и вторичного напряжений: «Парад», «Расширенный парад», «Растр» и «Наложение».
Переключение режимов отображения осуществляется тем или иным способом и зависит от конкретного прибора. Разные режимы отображения облегчают анализ различных характеристики осциллограмм; рассмотрим их по порядку.
1. Парад
Сигналы от каждого из цилиндров отображаются на одной горизонтальной линии в количестве и последовательности, соответствующей порядку работы цилиндров данного двигателя. Например, 1-3-4-2. Этот режим удобен для сравнения значений напряжения пробоя и горения в разных цилиндрах, а также для покадрового визуального контроля осциллограммы процесса искрообразования.
2. Расширенный парад
Режим аналогичен предыдущему, с той лишь разницей, что программой искусственно расширен участок горения искры. При этом не отображается участок, соответствующий накоплению энергии в катушке. Данный режим удобен для более тщательного визуального контроля формы осциллограммы процессов искрообразования одновременно во всех цилиндрах.
3. Растр
Этот режим позволяет очень эффективно сравнивать длительность накопления, горения искры и затухающих колебаний в катушке, а также производить сравнительный анализ формы осциллограмм этих процессов в разных цилиндрах. Осциллограммы на экране отображаются друг над другом на горизонтальных линиях. Их количество и последовательность опять же соответствуют количеству и порядку работы цилиндров двигателя.
4. Наложение
Осциллограммы процессов искрообразования всех цилиндров отображаются на одной горизонтальной линии, наложенными друг на друга. Этот режим позволяет визуально оценить степень корреляции формы осциллограмм в различных цилиндрах и сделать соответствующие выводы.
Все материалы цикла "Мотортестер, ваш помощник":
Мотортестер, ваш помощник. Часть 1
Мотортестер, ваш помощник. Часть 2
Мотортестер, ваш помощник. Часть 3
Мотортестер, ваш помощник. Часть 4
Мотортестер, ваш помощник. Часть 5
Мотортестер, ваш помощник. Часть 7
Мотортестер, ваш помощник. Часть 8
pakhomov-school.ru
Motorhelp.ru диагностика и ремонт двигателя
Мотор-тестер позволяет детально продиагностировать состояние высоковольтной части системы зажигания по анализу осциллограммы вторичного напряжения. Цифровой осциллограф, который является основой современного мотор-тестера, способен отображать диаграмму высокого напряжения системы зажигания в реальном времени. Кроме того, встроенное программное обеспечение рассчитывает параметры импульсов зажигания, такие как пробивное напряжение, время и напряжение горения искры. Научившись читать осциллограммы, можно понять какие процессы происходят в системе зажигания двигателя и быстро вычислить неисправность. В этой статье рассмотрим подробно анализ каждого участка осциллограммы вторичного напряжения, процессы зарождения и горения искры, а также типичные неисправности системы зажигания. Статья содержит большое количество изображений, за что я выражаю благодарность специалистам фирмы Quantex Laboratory. Типичная осциллограмма вторичного напряжения исправной системы зажигания.
В этой точке начинает заряжатся катушка энергией.
Промежуток времени, которое заряжается катушка
Момент отсечки или "насыщения" катушки
Типичный пример ВАЗовских контроллеров, когда момента "насыщения" не видно.
А вот этот случай уже дефект.
Высокий пик на осциллограмме - это момент пробоя воздушного промежутка искрой.
Чем плотнее заряд топливно-воздушной смеси, тем больше требуется напряжения для пробития искрового промежутка. Напряжение пробоя повышается, если:- Высокая компрессия
- Обедняется смесь
- Появляется дополнительное сопротивление, например обрыв ВВ проводов
- С увеличением зазора в свече
- С уменьшением угла опережения зажигания
Напряжение пробоя понижается, если:- Низкая компрессия
- Обогащается смесь
- Появляются замыкания во вторичной цепи
- С уменьшением зазора в свече
- С увеличением угла опережения зажигания
Такая осциллограмма возникает из-за дефекта высоковольтных проводов.
"Точка искры"
Незначительный дефект вторичной цепи
Зачастую спорадические проявления неисправности можно выявить только при резкой перегазовке, когда напряжение пробоя достигает максимальных значений. На осциллограмме ниже дефект, который может проявляться, когда "шьет" свеча или высоковольтный провод.
Характерная "полочка" на осциллограмме - линия искры. Типичное время горения искры 0,8 - 1,5 мс.
Закон сохранения энергии в действии.
На холостом ходу линия искры практически ровная.
При резком открытии дроссельной заслонки увеличивается поток воздуха в цилиндре и повышается турбулентность, которую хорошо видно по шумам на линии искры.
Типичный дефект, когда искра стекает по угольной дорожке колпачка.
Чрезвычайно важный участок осциллограммы для диагностики катушки зажигания.
Типичный дефект катушки зажигания- межвитковое замыкание.
ВАЗовские катушки в связи с низкой индуктивностью имеют малое количество колебаний, что не является дефектом.
Теперь что касается диагностики систем зажигания с индивидуальными катушками. Для проверки можно подключится щупом к первичной цепи зажигания или же использовать индуктивный датчик. Я использую в своей работе последний вариант, при чем в качестве датчика у меня используется датчик положения коленчатого вала ВАЗ. Осциллограммы снятые с помощью индуктивного датчика немного отличаются от тех, которые снимаются емкостным датчиком. Типичные примеры приведены ниже:Это нормальный разряд.
Такой пробой в катушке обычно возникает при резком открытии дроссельной заслонки:
Это осциллограмма полностью не рабочей катушки:
Это катушка имеет межвитковое замыкание. Может работать, но обычно под нагрузкой пробивает: 
Еще один вариант высоковольтного пробоя. Кстати его очень легко спутать с пробоем свечи зажигания.
скачать dle 10.6фильмы бесплатно
www.motorhelp.ru
Анализ осциллограмм вторичного напряжения – Система управления зажиганием Maya
Система зажигания предназначена для воспламенения топливовоздушной смеси в точно установленный момент времени. В двигателях с искровым зажиганием это достигается за счет электрической искры, т.е. электроискрового разряда, создаваемого между электродами свечи зажигания. Пропуски зажигания приводят к догоранию смеси в каталитическом нейтрализаторе, происходит уменьшение мощности и топливной экономичности, увеличивается степень износа элементов двигателя и содержание вредных компонентов в выбросе.
Основными требованиями к системе зажигания являются:
- Обеспечение искры в нужном цилиндре (находящемся в такте сжатия) в соответствии с порядком работы цилиндров.
- Своевременность момента зажигания. Искра должна происходить в определенный момент (момент зажигания) в соответствии с оптимальным при текущих условиях работы двигателя углом опережения зажигания, который зависит, прежде всего, от оборотов двигателя и нагрузки на двигатель.
- Достаточная энергия искры. Количество энергии, необходимой для надежного воспламенения рабочей смеси, зависит от состава, плотности и температуры рабочей смеси.
- Общим условием для системы зажигания является ее надежность (обеспечение непрерывности искрообразования). Неисправность системы зажигания вызывает неполадки как при запуске, так и при работе двигателя:- трудность или невозможность запуска двигателя;- неравномерность работы двигателя — "троение" или прекращение работы двигателя — при пропусках искрообразования в одном или нескольких цилиндрах;- детонация, связанная с неверным моментом зажигания и вызывающая очень быстрый износ двигателя;- нарушение работы других электронных систем за счет высокого уровня электромагнитных помех и пр.
Важно!Во избежание поражения электрическим током и предотвращения несчастных случаев всегда производите замену элементов системы зажигания и подключение датчиков и щупов только при заглушенном двигателе.Диагностику системы зажигания целесообразно проводить под нагрузкой, обеспечивая максимально возможное напряжение пробоя искрового промежутка между электродами свечи. При малых нагрузках напряжение пробоя обычно не превышает 10 кВ, а при повышенных нагрузках, вследствие увеличения давления в цилиндре, напряжение пробоя значительно возрастает, и достигает нескольких 10 кВ, в результате чего проявляется большинство дефектов изоляции катушки зажигания, проводов, колпачков, свечей.
Режимами повышенной нагрузки являются пуск двигателя, резкое открытие дроссельной заслонки и работа двигателя на низких оборотах под максимальной нагрузкой. В этих режимах наполнение цилиндра топливовоздушной смесью близко к максимальному, искрообразование происходит тогда, когда поршень находится вблизи верхней мертвой точки. Следовательно, в этот момент давление газов внутри цилиндра приближается к максимально возможному.
Импульс зажигания |
Осциллограмма напряжения вторичной цепи исправной системы зажигания
На осциллограмме можно выделить 4 основных фазы: накопление энергии, момент пробоя, горение искры, затухающие колебания.
Время накопление энергии (заряда катушки) – интервал времени от замыкания катушки на землю и начала протекания через нее тока до искрового разряда обусловленного ЭДС самоиндукции катушки после разрыва цепи. Переходной процесс указывает на окончание эффективного заряда катушки (момент насыщения, ограничение тока заряда), после которого происходит бесполезный нагрев катушки током заряда – катушка больше не запасает энергии.
В некоторых случаях момент пробоя наступает немного раньше переходного процесса, это не считается неисправностью.
Незначительный недозаряд катушки зажигания. Норма
Если время заряда катушки заметно уменьшено, то это свидетельствует о неисправности, приводящей к уменьшению энергии, запасенной в катушке, а следовательно, к сокращению времени горения искры. Недостаток энергии может привести к пропускам зажигания при больших нагрузках, так как напряжение на вторичной обмотке катушки не будет достигать напряжения пробоя воздушного зазора свечи.
Значительный недозаряд катушки зажигания. Неисправность
Пробой возникает при размыкании первичной цепи катушки зажигания. При этом в ней возникает напряжение самоиндукции, которое приводит к быстрому нарастанию напряжения во вторичной обмотке. Напряжение увеличивается до тех пор, пока не превысит напряжение пробоя свечного зазора. Длительность пробоя составляет порядка 10-20 мкс. Напряжение пробоя зависит от промежутка между электродами свечи и от диэлектрических свойств среды, которая этот промежуток заполняет. При атмосферном давлении сухой воздух «пробивается» при напряжении около 30 кВ/см. При повышении давления и уменьшении содержания топлива в смеси напряжение пробоя растет.
Следующий участок – горение искры, свидетельствует о протекании постоянного тока в зазоре свечи. Напряжение горения составляет порядка 1-2 кВ. Время горения для всех цилиндров должно быть одинаковым и составляет от 1-1,5 мс до 2-2,5 мс, в зависимости от типа системы.
Энергия, запасенная в катушке расходуется на пробивание искрового зазора свечи и на поддержание горения искры. Чем выше пробивное напряжение, тем меньше длительность горения искры, а следовательно, ниже вероятность поджигания топлива. И наоборот: при низком напряжении пробоя время горения увеличивается, но это свидетельствует об уменьшенном зазоре в свече и снижении взаимодействия искры с топливной смесью, что также приводит к снижению вероятности поджигания топлива.
Типичные неисправности системы зажигания |
Примечание!Неисправность ВВ проводов, свечей и свечных колпачков будет проявляться в тех цилиндрах, к которым эти элементы относятся. Следовательно, неисправность свечи, свечного колпачка, ВВ провода повлияет на работу соответствующих им цилиндров, а неисправность центрального провода или катушки зажигания в классической системе зажигания повлияет на работу всех цилиндров. Увеличенный свечной зазор
Увеличенный свечной зазор. Неисправность
На холостом ходу данная осциллограмма свидетельствует об увеличенном зазоре в свече. Требуемое напряжение пробоя увеличивается. Большая часть энергии будет тратиться на генерацию завышенного пробивного напряжения. Это приводит к значительному уменьшению продолжительности горения искрового разряда, уменьшению надежности воспламенения топливовоздушной смеси.
При работе двигателя под высокой нагрузкой, увеличенный искровой промежуток между электродами свечи зажигания может стать причиной пробоя недостаточно прочной или поврежденной высоковольтной изоляции элементов системы зажигания. В таком случае, искрообразование будет происходить вне камеры сгорания, что исключает вероятность надежного искрообразования.
Режим повышенной нагрузки
Режим повышенной нагрузки. Норма
Если данная осциллограмма наблюдается при работе двигателя под высокой нагрузкой, то это свидетельствует о нормальной работе системы зажигания. На участке горения искры можно наблюдать множественные "срывы" напряжения горения искры в виде "пилы", возникающие вследствие "сдувания" искры вихревыми и турбулентными потоками газов внутри камеры сгорания. Объясняется это тем, что при открытии дроссельной заслонки в цилиндр поступает больше воздуха, а из-за увеличения скорости поршня и давления в результате процесса горения, необходимо все большее напряжение для поддержания протекания тока.
Вследствие увеличения значения напряжения пробоя и среднего значения напряжения горения искры при работе двигателя под высокой нагрузкой, продолжительность горения искрового разряда уменьшается.
Режим повышенной нагрузки, пробой изоляцииЕсли при нагрузке на двигатель форма напряжения горения такая же как и на холостом ходе, то это свидетельствует о пробое изоляции за пределами камеры сгорания. Но при этом, в сравнении с работой двигателя на холостом ходу, несколько увеличиваются напряжение пробоя, напряжение горения искры и незначительно уменьшается время горения искры.
Режим повышенной нагрузки. Неисправность
Наиболее часто встречающимися пробоями высоковольтной изоляции элементов системы зажигания вне камеры сгорания являются пробой:
- между высоковольтным выводом катушки зажигания и одним из выводов первичной обмотки катушки или "массой";
- между высоковольтным проводом и корпусом двигателя;
- между крышкой распределителя зажигания и корпусом распределителя;
- между "бегунком" распределителя зажигания и валом распределителя зажигания;
- свечного колпачка, между наконечником высоковольтного провода и корпусом двигателя;
- поверхностный пробой керамического изолятора свечи зажигания (стекание заряда по поверхности изолятора) вследствие отложения на изоляторе токопроводящих загрязнений;
- поверхностный пробой внутренней поверхности свечного колпачка (стекание заряда по внутренней поверхности изолятора) вследствие отложения на колпачке токопроводящих загрязнений;
- внутри керамического изолятора свечи зажигания между центральным проводником и ее корпусом, вследствие образования в изоляторе трещины.
Заниженная компрессия, уменьшение свечного зазораСущественное снижение компрессии в каком либо цилиндре двигателя приводит к тому, что в момент искрообразования, давление газов в камере сгорания оказывается заниженным. Следовательно, для пробоя искрового промежутка требуется меньшее напряжение. Форма импульса зажигания при этом практически не изменяется, но снижается пробивное напряжение.
Заниженная компрессия или уменьшение свечного зазора. Неисправность
Похожая осциллограмма также может свидетельствовать об уменьшении зазора между электродами свечи зажигания, что затрудняет взаимодействие искрового разряда с топливовоздушной смесью, и, соответственно, снижает вероятность ее воспламенения.
Уменьшен свечной зазор, нагрузка на двигательРазница между пробивными напряжениями, подводимыми к исправным свечам зажигания и к свече с уменьшенным искровым промежутком становится более существенной при работе двигателя под высокой нагрузкой. При такой неисправности, при переходе с режима холостого хода на режим повышенной мощности увеличение напряжения пробоя не наблюдается либо наблюдается незначительно.
Уменьшенный свечной зазор, нагрузка на двигатель. Неисправность
Форма участка горения искрового разряда при этом отличается не существенно, может наблюдаться лишь незначительное увеличение продолжительности горения искрового разряда.
Загрязнение изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгоранияПри отсутствии резкого падения напряжения в конце горения можно сделать вывод, что изолятор свечи покрылся слоем проводника, что приводит к утечке тока и потере энергии горения искры. Напряжение пробоя при этом может несколько снизиться. Значение напряжения горения искры в первоначальный момент практически достигает значения напряжения пробоя, а к концу горения искры может снизиться до очень малой величины.
Загрязнение изолятора свечи. Неисправность
Количество затухающих колебаний может заметно уменьшиться, либо затухающие колебания могут вовсе отсутствовать. Зачастую, неисправность проявляется непостоянно, то есть, поверхностные токи могут чередоваться с нормальным искрообразованием между электродами свечи зажигания.
Загрязнение свечных электродовЗагрязнение поверхности электродов наблюдается в зашумленном сигнале искры, незначительном увеличении напряжения, а также уменьшении времени горения искры.
Загрязнение свечных электродов. Неисправность
Поверхность электродов и керамического изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгорания может загрязняться вследствие отложения сажи, масла, остатков присадок к топливу и от присадок к маслу (отложения соединений свинца, соединений железа и пр.). В таких случаях цвет керамического изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгорания определенным образом изменяется.
Высокое сопротивление ВВ проводаПри такой неисправности создается дополнительное падение напряжения на сопротивлении ВВ провода при протекании по нему тока. Падение напряжения на сопротивлении высоковольтного провода максимально в начале горения искры, и постепенно уменьшается. Это приводит к уменьшению времени горения и энергии искры. Напряжение пробоя от величины сопротивления высоковольтного провода не зависит, так как величина искрового промежутка практически не изменяется.
Высокое сопротивление ВВ провода
Сопротивление высоковольтного провода может быть увеличенным вследствие окисления его контактов, старения или выгорания проводящего слоя высоковольтного провода либо вследствие применения слишком длинного высоковольтного провода.
Обрыв высоковольтного проводаНапряжение пробоя может достигать максимального напряжения катушки. При этом вся энергия, накопленная в катушке, расходуется за пределами цилиндра, следовательно, не приводит к поджиганию смеси.
Обрыв ВВ провода
В критических случаях обрыв высоковольтного провода может привести к полному прекращению искрообразования между электродами свечи зажигания. Продолжительная работа двигателя с неисправными ВВ проводами может привести к пробою высоковольтной изоляции элементов системы зажигания, выходу из строя катушки зажигания.
Отсутствие затухающих колебанийПри слабом проявлении либо отсутствии затухающих колебаний в конце фазы горения искры можно сделать вывод о неисправности конденсатора (для классической системы зажигания) или катушки зажигания. Индуктивность катушки и емкость конденсатора образуют колебательный контур. Скорость затухания колебаний зависит от добротности колебательного контура. Если есть пробой изоляции конденсатора, короткозамкнутые витки либо межвитковой пробой в катушке, то добротность контура значительно падает, что и приводит к отсутствию колебаний.
Неисправность катушки зажигания
Конденсатор присутствует только в классической системе зажигания. В системах, управляемых электроникой, конденсатор не применяется. В этих системах в качестве емкости колебательного контура выступает межвитковая емкость катушки.
Паразитный искровой разряд между витками катушки зажигания отбирает часть энергии у полезного разряда в искровом зазоре свечи зажигания. С увеличением нагрузки на двигатель, доля отбираемой энергии искрового разряда увеличивается. Кроме того, существенно снижается и максимально возможное выходное напряжение, развиваемое катушкой зажигания.
Наличие пробоя межвитковой изоляции обмоток катушки зажигания, не сказывается на работе двигателя на холостом ходу и при малых нагрузках, но приводит к неработоспособности катушки зажигания при работе двигателя под высокой нагрузкой и создает трудности при пуске двигателя.
Примечание!Катушка зажигания с межвитковым пробоем генерирует ВВ импульсы, напоминающие по форме импульсы при загрязнении поверхности керамического изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгорания или импульсы при пробое высоковольтной изоляции элемента системы зажигания вне камеры сгорания. Поэтому, в данном случае необходимо провести дополнительные проверки.
Автор: Евгений Куришко
Оригинал статьи: mlab.org.ua
maya-auto.com
Осциллограммы высокого напряжения -
Я не устану утверждать, что в арсенал диагноста на каждом автосервисе должен обязательно входить мотортестер. Почему?
Может быть, дилерские станции Mercedes или BMW и не нуждаются в нем, ведь там вся технология ремонта расписана по косточкам, и диагносту не приходится думать. Кроме этого, на дилерских центрах подобных производителей практикуется крупноузловая замена. Например, при жалобе на нестабильный холостой ход там просто меняют дроссельный узел в сборе, вместо того, чтобы почистить его от отложений или заменить регулятор холостого хода.
Но независимые мультибрендовые станции по очевидной причине не могут позволить себе крупноузловую замену, да и машины часто приезжают старые, работать с которыми одним только сканером довольно проблематично. Здесь мотортестер – инструмент номер один на рабочем месте диагноста.
Я бы сказал, что мотортестер – инструмент в некотором плане исследовательский. Здесь нужно хорошо понимать, что именно вы измеряете и как интерпретировать результат измерения. И поэтому хочу рассказать два интересных случая. Речь пойдет об осциллограмме высокого напряжения. Скачайте по этой ссылке обе осциллограммы, о которых пойдет речь в статье. Они сняты мотортестером Autoscope IV. Чтобы рассмотреть их, вам не понадобится сам прибор, достаточно скачать и установить программу с сайта производителя. Итак, откройте осциллограммы и рассмотрите их, а я тем временем расскажу об их интересных особенностях.
В обучающем видеокурсе я рассказывал об анализе такой осциллограммы и приводил наиболее характерные примеры дефектов. Но иногда встречаются такие «осциллки», которые не укладываются ни в один стандартный шаблон. Вот здесь-то и приходится думать и анализировать. Ну что ж, давайте приступим.
Случай 1.
Автомобиль Dodge Caravan, 2001 года выпуска. Двигатель EDZ 2.4, система зажигания типа DIS. Двигатель работает на холостом ходу, а затем делается резкая перегазовка. Ну, все как обычно. Но вот в момент перегазовки мы видим интересную полку горения:
Начнем с того, что на протяжении периода, называемого временем накопления, в катушке копится энергия, которая затем выплескивается в виде искрового пробоя на свече. Катушку можно сравнить с аккумулятором: пока энергия в катушке есть – искра горит, как только аккумулятор «сел» - искра погасла. Пока искра горит, турбулентность смеси препятствует нормальному горению. Движение смеси вызывает «болтанку» на полке горения, а сильная турбулентность может вызвать даже срыв искры.
Рассмотрим точки, нанесенные на рисунок.
Точка 1. В этот момент произошло угасание искры по причине высокой турбулентности воздуха. Представьте себе: искра - это ведь не более чем ионизированный канал в искровом зазоре свечи. А при перегазовке из-за высокой турбулентности канал попросту оборвался.
Так как энергии в катушке в этот момент еще очень много, то напряжение на электродах быстро нарастает. И нарастает до тех пор, пока не произошел повторный пробой. Этот пробой мы совершенно четко видим, он похож на первый пробой.
Точка 2. В этот момент снова возник канал пробоя в искровом зазоре свечи. И искра горела до точки 3.
Точка 3. В этот момент времени искра вновь угасла! Опять начался рост напряжения, но так как энергия в катушке уже заканчивается, пробоя не произошло. Фактически все закончилось в точке 4.
Точка 4. В ней заметен перелом графика. Это все, момент невозврата, энергия в катушке подошла к концу. И далее мы видим обычные затухающие колебания, которые мы видели везде.
Возможно, я ошибаюсь с точкой 4. Это всего лишь мое предположение. Но в интерпретации точек 1, 2 и 3 я абсолютно уверен. Подобное угасание искры и повторный пробой описаны в литературе.
Вот такое интересное горение. Оно иногда встречается на осциллограммах, не удивляйтесь. Просто нужно понимать, что это за процесс. И самое главное – это не дефект, это срыв искры и повторный пробой, обычное явление.
Случай 2.
Откройте эту «осциллку» в программе и рассмотрите внимательно. Здесь также двигатель работает на холостом ходу, а затем обороты поднимаются. Но есть один очень важный момент.
На низкой частоте вращения осциллограмма выглядит так:
Посмотрите, как долго катушка бесполезно нагревается! Все, уже сработал ограничитель тока в коммутаторе, а мы держим и держим катушку под напряжением.
Но на повышенных оборотах картина меняется:
Вот это академический вид осциллограммы. Все красиво, именно так мы и привыкли ее видеть и в учебниках, и в практике. Но почему на низких оборотах такая картина?
Скажу сразу: эту осциллку мне прислал один из учеников. Вот что он рассказал:
"Это карбюраторный «Москвич» , но с нестандартным двигателем 2106 и системой зажигания типа DIS. Начну с системы зажигания. Так называемая DIS система была собрана на базе обыкновенного трамблёра. В него было установлено два датчика холла, спилены две шторки, тем самым сигнал с двух датчиков поступает на два коммутатора и далее на две катушки зажигания. И угол можно регулировать также по старинке, поворотом трамблёра. Всё это описываю для того, чтобы вы понимали, что у вас перед глазами."
Теперь все встало на свои места. Система нестандартная, как именно она была реализована – непонятно… Одно можно сказать точно: система работает неверно. Время накопления изменяется сообразно с частотой вращения двигателя: на низких оборотах оно избыточное, на высоких – возможно, даже недостаточное. Что там с системой – сказать сложно, не видя ее. Но то, что она работает очень некорректно, видно невооруженным глазом.
Думаете, такой автомобиль к вам не приедет? В крупных мегаполисах – может быть. А в глубинке народное творчество просто зашкаливает. Но опытный диагност обязан видеть такие дефекты. Даже не для того, чтобы заработать деньги. А потому, что он обязан знать и глубоко понимать логику работы системы зажигания.
pakhomov-school.ru
Описание осциллограммы системы зажигания с механическим прерывателем.
Осциллограммы первичного и вторичного напряжения для систем зажигания с
механическим прерывателем подобны осциллограммам электронных систем зажигания.
Главное различие - то, что колебания появляются на линии искры (6) первичной цепи. Это
происходит, потому что системы с механическим прерывателем имеют первичные
обмотки катушки зажигания, непосредственно связанные со вторичными обмотками, и
конденсатор используется в цепи первичной обмотки системы, чтобы снизить вызванное
колеблющееся
напряжение.
На
электронных
системах,
первичные
обмотки
непосредственно не связаны с вторичными, и если конденсатор используется, то для того,
чтобы уменьшить радиопомехи..
Следующие моменту определяют важные характеристики осциллограммы системы
зажигания с механическим прерывателем.
1.
2.
Точка 1 близко расположена к моменту окончания искры и начинается
период накопления энергии.
В точке 2, ток течет через первичную обмотку, создаёт магнитное поле в
катушке. Это проявляется на осциллограмме вторичного напряжения как ряд
уменьшающихся колебаний (2).
.
Линия 3 характеризует время или угол поворота коленчатого вала в течение которого,
контакты остаются замкнутыми. Это называется периодом накопления энергии или углом
замкнутого состояния контактов (УЗСК).
В точке 4, прерыватель размыкает контакты и магнитное поле, созданное током,
текущим в первичной обмотке катушки сворачивается, создавая высокое напряжение во
вторичной обмотке.
В точке 5, вторичное напряжение преодолевает сопротивления во вторичной цепи
включая воздушный зазор между электродами свечи, чтобы произвести искру, которая
начинает горение.
Рис. 4.2.2. Формы осциллограмм системы зажигания с механическим прерывателем.
Линия 6 показывает разряд между электродами свечи намного ниже, чем
первоначальное напряжение, потому что зазор свечи больше не неблагоприятное
сопротивление. Дуга искры поддерживается на постоянном уровне напряжения для
продолжительности свечения искры.
121
|
В точке 7, энергия катушки больше не способна поддерживать искру между
электродами свечи.
В точке 8, уменьшение энергии, остающейся в катушке и конденсаторе обозначено,
уменьшениями размаха колебаний.
В точке 9, энергия катушки и конденсатора рассеяны; тока в первичных или вторичных
цепях нет.
Цикл воспламенения для одного цилиндра закончен, начинается цикл для следующего
цилиндра в порядке зажигания.
Типичные осциллограммы двенадцати электронных систем зажигания (Рис 4.2.3).
Эти
образцы должны использоваться как общая форма
и не должны
рассматриваться как точные представления.
Рис. 4.2.3
123
|
Поиск неисправностей в системах зажигания.
Рис 4.2.4 Пример осциллограммы вторичного напряжения системы зажигания QM HEI.
Период накопления энергии.
Первичный сигнал (Точка1), должен быть в
И том же месте для всех
цилиндров. Если это не так, то проверьте колесо сигнального механизма, вал
распределителя, и модуль управления системы зажигания.
Длина периода накопления энергии (УЗСК) должен быть постоянным, различия не
должны превысить 3 °. Однако, на системах, которые используют электронное
управление, периода накопления энергии (УЗСК) может измениться больше или меньше
чем 3 °.
Всегда обращайтесь к спецификациям изготовителя транспортного средства.
Чрезмерно большой период накопления энергии (УЗСК), может быть вызван износом
вала распределителя, кулачка прерывателя, контактов прерывателя.
При увеличении частоты вращения коленчатого вала, период накопления энергии
(УЗСК) может увеличиваться, оставаться постоянным, или уменьшаться, в зависимости от
проекта системы зажигания. Если период накопления энергии (УЗСК) не отвечает
должным образом на увеличение частоты вращения коленчатого вала, то это указывает на
неисправность управляющего модуля системы зажигания.
Рис 4.2.5 Первичный сигнал - слишком рано.
124
|
|
Рис 4.2.6 Первичный сигнал - слишком поздно.
ПРИМЕРЫ НЕПРАВИЛЬНЫХ ФОРМ ОСЦИЛЛОГРАММ.
Колебания вправо от точки 2 должны уменьшиться до полного затухания.
Рис 4.2.7 НАРУШЕН КОНТАКТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ КАТУШКИ.
Рис 4.2.8 Дефектная катушка или разрушены контакты прерывателя.
125
|
|
|
Рис 4.2.9 Ложный сигнал сигнального механизма в первичной цепи системы
зажигания.
Рис 4.2.10 Сильное биение осциллограммы - грязные или подгоревшие контакты
прерывателя, износ кулачка прерывателя, или неправильная регулировка зазора контактов
прерывателя. Слишком малый зазор является причиной вибрации контактов при высоких
скоростях вращения коленчатого вала, чрезмерно большой зазор вызывает сильный удар
контактов при замыкании.
126
|
|
Рис 4.2.11 Повышенное сопротивление в контактах прерывателя. Контакты имеют
чрезмерное сопротивление, вызванное подгоранием. При хорошем контакте - первое
отклонение на осциллограмме самое большое и сопровождается затухающими. Если есть
высокое сопротивление контактов, первое отклонение может быть меньше второго, после
которого колебания уменьшаются постепенно.
cyberpedia.su
